Môn thiết kế ô tô đề tài hệ thống phanh toyota innova

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH Khoa: Cơ Khí Động Lực Mơn: Thiết Kế Ơ Tơ Đề tài: Hệ Thống Phanh TOYOTA INNOVA Họ tên SV: Phan Quốc Đạt – MSSV: 20145482 Lý Nhật Thắng – MSSV: 20145616 Lê Thành Vinh – MSSV: 20145657 Lê Tuấn Kiệt - MSSV: 20145081 GV: TS Nguyễn Mạnh Cường 2021-2022 Thành phố Hồ Chí Minh MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu: Giới hạn đề tài: Các từ viết tắt bảng thuyết minh CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 6 6 7 1.1 Khái niệm chung phanh xe ô tô 1.2 Quá trình phát triển hệ thống phanh xe ô tô 1.3 Công dụng, yêu cầu phân loại 1.4 Kết cấu hệ thống phanh CHƯƠNG II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA INNOVA E2.0 MT 2017 8 12 14 26 2.1.Thông số kỹ thuật xe Toyota Innova E2.0 MT 2017 26 2.2 Các chi tiết hệ thống phanh 29 CHƯƠNG III QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH TRÊN DÒNG XE TOYOTA INNOVA E2.0 MT 201759 3.1 Kiểm tra bảo dưỡng hệ thống phanh xe Toyota Innova E2.0 MT 2017 59 3.2 Các hư hỏng hệ thống phanh xe Innova 2017 73 KẾT LUẬN 87 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Cơ cấu phanh thời kỳ Hình 2: Ảnh minh họa phanh đĩa Hình 3: Ảnh mẫu xe Model T Hình 4: Phanh tang trống Hình 5: Căn chỉnh lắp đặt phanh tang trống Hình 6: Cấu tạo cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực Hình 7: Cấu tạo cấu phanh guốc dẫn động phanh khí nén Hình 8: Cơ cấu phanh đĩa Hình 9: Sơ đồ dẫn động phanh khí Hình 10: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực Hình 11: Sơ đồ dẫn động khí nén Hình 12: sơ đồ hệ thống dẫn động thủy khí kết hợp Hình 13: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực có trợ lực chân khơng Hình 1: Hệ thống phanh xe Toyota Innova 2017 Hình 2: Bộ trợ lực phanh cụm xy lanh phanh Hình 3: Bộ trợ lực phanh chân không Hình 4: Cụm xy lanh phanh với bình chứa dầu phanh Hình 5: Xy lanh Hình 6: Cụm phanh trước Hình 7: Các chi tiết cụm phanh phía trước Hình 8: Các chi tiết phanh đĩa Hình 9: Cấu tạo hệ thống phanh sau Hình 10: Các chi tiết xy lanh phanh phía sau Hình 11: Hệ thống phanh đỗ xe Innova 2017 Hình 12: Bộ chấp hành phanh Hình 13: Hình ảnh thực tế chấp hành phanh xe Innova 2017 Hình 14: Sơ đồ chấp hành phanh Hình 15: Xung cảm biến tốc độ cung cấp Hình 16: Cảm biến tốc độ bánh xe phía trước phía sau Hình 17: Cảm biến góc xoay vơ lăng Hình 18: Cảm biến độ lệch (Yaw rate) Hình 19: Cơng tắc VSC OFF Hình 20: Sơ đồ tín hiệu input output hệ thống an tồn Hình 21: Chức ABS Hình 22: Minh họa chức EBD 10 10 11 12 15 16 18 19 20 21 22 24 26 29 30 32 33 35 35 36 37 38 39 40 40 41 42 42 43 43 44 45 46 46 Hình 23: Minh họa chức EBD 47 Hình 24: Ba chế độ tăng-giữ-giảm áp chấp hành ABS EBD hoạt động 48 Hình 25: So sánh xe khơng có BA xe có BA 49 Hình 26: Minh họa chức phanh khẩn cấp 49 Hình 27: Hoạt động chấp hành phanh khẩn cấp hoạt động 50 Hình 28: Minh họa chức TRC 51 Hình 29: Hoạt động chấp hành TRC hoạt động 52 Hình 30: Minh họa chức VSC 53 Hình 31: Tình trạng trượt bánh trước 54 Hình 32: Tình trạng trượt bánh sau 54 Hình 33: Hoạt động VSC xe có xu hướng bị trượt lúc rẽ phải 55 Hình 34: VSC điều khiển hạn chế trượt bánh trước 57 Hình 35: VSC điều khiển để hạn chế tình trạng trượt bánh sau 58 Hình 36: Minh họa chức hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc 59 Hình 1: Kiểm tra kín khí trợ lực phanh 60 Hình 2: Kiểm tra hoạt động trợ lực phanh 61 Hình 3: Kiểm tra chiều cao bàn đạp phanh 62 Hình 4: Điều chỉnh độ cao bàn đạp phanh 62 Hình 5: Hành trình tự bàn đạp 63 Hình 6; Kiểm tra khoảng cách dự trữ bàn đạp phanh 64 Hình 7: Dầu phanh sử dụng xe Toyota Innova 2017 64 Hình 8: Kiểm tra điều chỉnh mức dầu phanh 65 Hình 9: Sơ đồ đường ống dẫn dầu xe Innova 2017 66 Hình 10: Kiểm tra độ dày má phanh 67 Hình 11: Kiểm tra độ dày đĩa phanh 68 Hình 12; Kiểm tra độ đảo đĩa phanh 69 Hình 13: Kiểm tra đường kính trống phanh 70 Hình 14: Kiểm tra độ dày guốc phanh 70 Hình 15: Kiểm tra tình trạng tiếp xúc trống phanh guốc phanh 71 Hình 16: Điều chỉnh hành trình cần phanh đậu xe 72 Hình 17: Điều chỉnh tăng điều chỉnh phanh đậu xe 72 Hình 18: giắc DLC3 76 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Bảng thông số kỹ thuật xe Toyota Innova E2.0 MT 2017 Bảng 2: Thống số kỹ thuật xy lanh phanh trợ lực lái Bảng 3: Thông số kỹ thuật phanh trước Bảng 4: Thông số kỹ thuật phanh sau Bảng 1: Bảng hư hỏng khu vực nghi nghờ Bảng 2: Bảng mã lỗi ABS Bảng 3: Bảng mã lỗi VSC Bảng 4: Bảng mã lỗi hệ thống điều khiển Bảng 5: Bảng hư hỏng khu vực nghi nghờ hệ thống an toàn Bảng phân công việc làm 28 29 34 37 75 79 80 82 86 LỜI NÓI ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần công nghiệp ôtô có phat triển mạnh mẽ, hịa nhịp với phát triển không ngừng ngành công nghiệp ôtô giới Việc Việt Nam nhập WTO, phủ cho phép nhập phụ tùng từ nước ngoài, mở cửa hợp tác mạnh mẽ với quốc gia có cơng nghiệp ơtơ phát triển hàng đầu giới Đức, Mỹ, Nhật Bản,…đã tạo điều kiện cho công nghiệp ôtô Việt Nam phát triển với việc tiếp thu dây truyền công nghệ, ứng dụng phát minh thiết kế vào sản xuất, lắp ráp giải hầu hết vấn đề sửa chữa bảo dưỡng nâng cấp… ôtô Việt Nam, đóng góp khơng nhỏ vào thu nhập quốc dân đất nước Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hồ Chí Minh nơi nghiên cứu, giảng dạy hàng đầu ôtô Việt Nam Sau trình học tập trường chúng em tìm hiểu hầu hết hệ thống ơtơ Trong hệ thống ơtơ hệ thống phanh hệ thống quan trọng ơtơ với vai trị đảm bảo tính an tồn chuyển động ôtô, giúp giảm thiểu đáng kể tai nạn tuyến đường giao thông Với lý em định chọn hệ thống phanh để tìm hiểu nghiên cứu làm đồ án tốt nghiệp, em sâu vào tìm hiểu hệ thống phanh xe với đề tài tốt nghiệp là: “ Nghiên cứu hệ thống phanh xe Toyota Innova ’’ Trong trình thực đề tài em nhận hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Mạnh Cường đồng thời em nhận ý kiến đóng góp từ thầy khoa CKĐ Mặc dù cố gắng kiến thức có hạn thời gian làm đồ án tốt nghiệp cịn hạn chế khơng tránh khỏi sai xót kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy để em hoàn thiện đề tài tương lai Qua đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Nguyễn Mạnh Cường Em xin gửi lời cảm ơn toàn thể thầy giáo khoa CKĐ tồn thể bạn sinh viên Ơ tơ-K20 giúp đỡ em hoàn thành đề tài Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống phanh - Nghiên cứu quy trình tháo lắp, phương pháp kiểm tra bảo dưỡng chẩn đoán hệ thống phanh Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng ngiên cứu: Nghiên cứu kết cấu, tính kỹ thuật, nguyên lý làm việc chẩn đoán hư hỏng sửa chữa hệ thống phanh xe Toyota Innova E2.0MT 2017 Nội dung nghiên cứu - Tổng quan hệ thống phanh ô tô - Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc - Đặc điểm kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống phanh xe Toyota Innova - Quy trình tháo lắp, phương pháp kiểm tra bảo dưỡng chẩn đoán hệ thống phanh xe Toyota Innova - Kết luận Phương pháp nghiên cứu: Sinh viên nghiên cứu nghiên cứu tài liệu khoa, mạng mơ hình hệ thống phanh sinh viên trước thầy Ngoài sinh viên nghiên cứu tham khảo ý kiến giảng viên hướng dẫn thầy khoa CKĐ trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hồ Chí Minh hoàn thiện nội dung Đồ án Nghiên cứu hệ thống phanh xe Toyota Innova Giới hạn đề tài: Do kiến thức cịn thiếu sót nên sinh viên nghiên cứu nghiên cứu sơ lược hệ thống phanh xe Toyota Innova Giới thiệu chi tiết hệ thống phanh, cấu tạo nguyên lý hoạt động số chi tiết quan trọng như: Cụm xylanh phanh chính, hệ thống phanh trước, hệ thống phanh sau,… Phân tích cấu trúc, nguyên lý làm việc hệ thống phanh xe Toyota Innova, chẩn đoán hư hỏng sửa chữa hư hỏng Phạm vi điều khiển hệ thống phanh Các từ viết tắt bảng thuyết minh ABS (Anti lock Brake System): Hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh EBD (Electronic Brake force Distribution): Hệ thống phân phối lực phanh BAS (Brake Assist System): Hệ thống hỗ trợ lực khẩn cấp ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển trung tâm ESP (Electronic Stability Program): Hệ thống ổn định xe điện tử TRC (Traction Control): Hệ thống kiểm soát lực kéo VSC (Vehicle Stability Control): Hệ thống ổn định động học ôtô BBW (Brake – By – Wire): Hệ thống phanh điện ACC: Điều khiển hành trình EHB (Electric Hydraulic Brake): Phanh thủy lực - điện EMB (Electric Mechanical Brake): Phanh khí - điện HCU (Hydraulic Control Unit): Bộ điều khiển thủy lực CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Khái niệm chung phanh xe ô tô  Phanh xe phận giữ nhiệm vụ đặc thù hoàn toàn ngược với phận khác xe, hạn chế dừng chuyển động xe  Để giảm tốc độ xe chạy, việc cần thiết phải làm tạo lực làm cho bánh xe quay chậm lại Khi người lái đạp bàn đạp phanh, cấu phanh tạo lực (phản lực mặt đường) làm cho bánh xe dừng lại khắc phục lực quán tính muốn giữ cho xe tiếp tục chạy, làm cho xe dừng lại Nói khác đi, lượng (động năng) bánh xe quay chuyển thành nhiệt ma sát (nhiệt năng) cách tác động lên phanh làm cho bánh xe ngừng quay Người lái phải biết dừng xe mà phải biết cách cho xe dừng lại theo ý định Chẳng hạn như, cụm phanh phải giúp xe giảm tốc độ theo mức thích hợp dừng xe tương đối ổn định đoạn đường tương đối ngắn phanh khẩn cấp  Các cấu tạo chức dừng xe hệ thống phanh bàn đạp phanhvàcáclốpxe.Có hai loạihệ thống phanh  Hệ thống phanh sử dụng xe chạy hệ thống phanh chân Có loại phanh kiểu tang trống phanh đĩa, thường điều khiển áp suất thuỷ lực  Hệ thống phanh đỗ xe sử dụng đỗ xe Hệ thống phanh đỗ xe tác động vào phanh bánh sau qua dây kéo để xe khơng dịch chuyển 1.2 Q trình phát triển hệ thống phanh xe ô tô Hệ thống phanh sử dụng xe ngựa kéo Loại xe có tốc độ nhanh ngựa lại khơng thể tự dừng xe lại Cơ cấu phanh làm chậm tốc độ bánh xe cần kéo tay Một khối gỗ nhỏ bọc da tiếp xúc trực tiếp với vành bánh xe để làm Hình 1: Cơ cấu phanh thời kỳ giảm tốc độ Tuy nhiên điều kiện thời tiết ẩm ướt cấu phanh khơng hiệu Sau vào đầu kỉ 20 xe phát triển có tốc độ vượt qua 100 km/h yêu cầu đời hệ thống phanh hiệu Phanh đĩa phát minh lần vào năm 1902 người Anh tên William Lanchester Tuy nhiên đến cuối kỉ 20 phanh đĩa áp dụng thực tế Vấn đề nằm tiếng kêu lớn đĩa phanh ma sát với má phanh đồng Vì lý vài nguyên nhân khác mà hệ thống phanh chưa sử dụng rộng rãi vào thời gian Mp[Nm] 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Mp1 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Mp2 Đồ thị mối quan hệ mô -men xoắn phanh bánh trước bánh sau với hệ số lực kéo Hệ số phân phối lực phanh trục bánh xe Chúng ta có tỷ lệ mối quan hệ mơ -men xoắn mô -men xoắn phanh bánh sau bánh trước xác định bởi: K12 = M p b +φ w × hg 1246,3+φ w × 770 = =¿ M p a − φw × h g 1503,7 − φw ×7 70 Từ đó, ta xây dựng biểu đồ đại diện cho phân phối mối quan hệ phân phối mô -men xoắn phanh chế phanh phía sau MP2 thay đổi theo mô -men xoắn phanh chế phanh bánh trước MP1 hình Mp1[Nm] 600 500 400 300 200 100 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Mp2[Nm] Biểu đồ hiển thị mối quan hệ thời điểm Mrw = f (Mfw) Xác định mơ -men xoắn mà chế phanh tạo Mô-men xoắn phanh tạo chế phanh thường tỷ lệ thuận với áp suất dầu hệ thống Do đó, mối quan hệ mô-men xoắn tạo chế phanh cho trục phía sau trục trước tỷ lệ bậc (tuyến tính) Để thấy thuộc tính rõ ràng, xem xét mô -men xoắn phanh thực tế tạo chế phanh lên bánh xe 2.1 cho chế phanh trước: Giả sử có lực P tác động lên nhẫn có bán kính bên R1 bán kính bên ngồi R2, áp lực lên vịng là: P P q = F= (19) π ( R 22 − R 2) Trên vòng ma sát, ta xem xét vòng phần tử nằm từ trung tâm bán kính R với độ dày dr Khoảnh khắc lực ma sát hành động vòng phần tử là: dMms = .q.2.R.dR.R =.q.2. R2 dR (20) Thời điểm lực ma sát tác động lên tồn vịng ma sát là: R2 R2 R1 R1 ∫ d M ms=∫ μ πq R dR= R2 Pμ R dR (20) 2∫ R − R1 R Cuối cùng, có mơ-men xoắn phanh cấu phanh trước tạo là: 3 R2 − R1 Mfb = μ × P × × (21) R2 − R12 Sơ đồ tính tốn bán kính trung bình đĩa ma sát + μ :Hệ số ma sát Hệ số ma sát μ = 0,32 ÷ 0,38 Chọn μ = 0,35 + R2: Bán kính ngồi đĩa ma sát, R2 = 0,240 [m] + R1: Bán kính đĩa ma sát, R-1 lựa chọn theo kinh nghiệm: , R1.= 0,55÷ 0,73 R2 Chúng tơi chọn, R1 = 0,55 R2= 0,132 [m] + P: Lực tác dụng lên đĩa phanh [N] Xác định lực đĩa phanh: P= π dc × p d ×i (22) + i: Số xi lanh bánh xe Thơng qua cấu trúc cấu phanh, có bánh xi lanh nên i = + d: Đường kính xi lanh bánh xe, d = 45[mm] + p: Áp suất dầu đường ống dẫn đến xi lanh bánh xe Vì vậy, mơ-men xoắn phanh mà cấu phanh trước tạo là: 3 π dc R2− R1 M w 1=μ × × p d ×i× × (23) R − R 21 M w 1= 3 0,35× π × 0,045 0,24 −0,132 N × p d × 1× × =2,12.10− × pd [ ] 2 0,24 −0,132 m 2.2 Đối với cấu phanh sau: Loại cấu phanh trục sau loại tang trống có hai đôi giày dùng chung cấu Cấu trúc nén xi-lanh đôi Đây loại phanh tang trống đơn giản nhất, có cấu trúc đối xứng mặt phẳng đối xứng thẳng đứng Tuy nhiên, mômen ma sát guốc tạo có giá trị khác tính chất tách / thắt chặt guốc với trống tùy thuộc vào hướng quay bánh xe Cơ cấu phanh tang trống phía sau Cơng thức xác định mômen ma sát hai guốc tác động lên trống Các định nghĩa khác sau: Với guốc tự thắt chặt: M g 1= Với guốc tự tách: P × h1 × μ A1 − μ × B1 M g 2= P × h2 × μ A2 − μ × B2 Vì vậy, mơ-men xoắn phanh tạo hai đôi giày cho trống xác định Tổng thời điểm sau M P= P1 ×h1 × μ P2 × h2 × μ + A − μ × B1 A 2+ μ × B2 Nếu hai đôi giày phanh lắp, má phanh hồn tồn giống kích thước hướng cấu trúc, giả sử hai má phanh có định luật phân phối áp suất giống Nó có nghĩa A1= A2=A và, B1= B2=B mơ-men xoắn phanh giày phanh cấu phanh tang trống bánh sau tạo xác định bởi: M w 2=P ×h × μ ×( 1 + )(27) A − μ × B A+ μ × B Ta có cơng thức tính áp suất cần thiết cho cấu phanh kiểu tang trống cầu sau bằng: P= π × dc π × 0.02 × p d= × pd =3,14 × 10−4 × p d 4 μ :là hệ số ma sát trượt má phanh tang trống Theo kinh nghiệm μ = 0,30 ÷ 0,33 Chọn μ= 0,30 h: khoảng cách từ tâm quay điểm hỗ trợ cố định đến hướng lực P Các thơng số kích thước A B xác định theo giả thuyết áp suất máy phân bố phanh q = const sau: ∝2 − ∝1 ) s A= ×(cosδ + μ × sinδ)× rt ∝2 −∝1 ( ) sin ⁡( (29) Trong đó, góc ∝1,∝2: tham số kết cấu góc cuối ma sát, [rad] Trong tính tốn thiết kế chọn góc ∝1 , ∝2 Theo kinh nghiệm để khác biệt, ( ∝1 ÷ ∝2.) ≈90 ° ÷ 110 ° ° Chọn ∝1=30° ∝2=120° có nghĩa ,(∝1 ÷ ∝2) = 120°−30°¿ 90 = π (rad) Góc lực kết ròng δ áp suất phân bố đồng xác định: δ= π −(∝1 +∝2 ) (30) Thay vào, ta được: δ= π −(30+120)× π 180 =0,262(rad) Với bánh xe trống: r t =248 mm Sau đó, khoảng cách từ tâm xe quay đến hướng lực P xác định 𝑎 = 0,8.0,248 = 0,198[𝑚] Và khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến điểm tựa tâm quay cố định guốc tính s= 0,8 × r t cos ∝0 Bên đó, α góc quay điểm tựa cố định giày phanh Chúng ta có ,α 0=30°: s= 0,8 × 0,248 =0,229[m] cos 30°  h = a + b = 0, 198+0,198=0,396[m] Thay tất liệu phân tích chọn công thức (29) với hệ số trượt μ = 0,3 có: A= 0,229 × [ cos ( 0,262 ) +0,3 × sin ( 0,262 ) ] × 0,248 sin π π =0,867 Và B = Thay tất thông số biết vào cơng thức, có thời điểm tạo cấu phanh bánh sau kiểu trống là: M w 2=P ×h × μ × ( 2A A − μ2 × B 2 ) −4 ¿ 3,14 ×10 × p d × 0,396 ×0,3 × ( 2× 0,867 0,8672 −0,32 ×1 ) M w 2=9,77 × 10−5 × pd Do đó, có tỷ lệ phân bổ mô-men xoắn phanh trục trước sau theo hệ số phân bố lực phanh thực tế, K 12 Là: M w1 2,14 ×10 −4 × p d K 12= = =2,17 M w 1,13 ×10− × pd (32) Lực phanh cụ thể, pr =φ w , mô-men xoắn áp suất phanh thực tế: Dựa kết tính tốn thử nghiệm từ (32) tỷ lệ phân bổ mô-men xoắn thực tế phanh phát điện (18) tỷ lệ phân bổ mô-men xoắn phanh cần thiết xe thiết kế, chúng tơi giải cho lực phanh cụ thể, pr Đặc trưng hệ số bám dính φ w, phanh xe đặt: K 12 = 1687,8165+864,28 ×φ w =2,17 1398,9 −864,28 × φw  Giải phưong trình sau ta pr = φ w= 0,71 (33) Sau xác định hệ số lực kéo hệ thống phanh thiết kế, xác định mô-men xoắn phanh bánh trước trục sau + Trục trước: M P 1=1687,8165× ,71+864,28 × ,712=1634,033 [ Nm ] + Trục sau: M P =1398,9× ,71 − 864,28× ,712 =557,535 [ Nm ] Từ tính tốn áp suất dầu phanh thực tế suy từ công thức (23) (33): + Đối với cấu phanh trước: −4 M P 1=2,12×10 × p d [  pd = 1634,033 =7,71[ MN /m ] −4 2,12 ×10 N ] m2 (34) + Đối với cấu phanh sau: M P =9,77 ×10− × p d [  pd 2= N ] m2 557,535 =7,7 [MN /m2] −5 9,77× 10 (35) Sự chênh lệch áp suất phanh đường trước sau khơng đáng kể, coi chúng nhau: pd = pd 2= pd ≈7.7MN/m2 Điều cho thấy kiểm tra q trình tính tốn xác đáng tin cậy -Với kết tính tốn trên, xây dựng biểu đồ áp suất phanh sau: + Cân phương trình mơ-men xoắn thực tế (23) với lý thuyết phương trình mơ-men xoắn phanh vật lý (17) cho trục trước, có tiến hóa áp suất phanh lý tưởng trục trước theo hệ số lực kéo phanh, là: 2,12 ×10− × pd =1687,8165 φw +864,28 φ2w pd = M p 1687,8165 φ w + 864,28 φw = −4 K1 2,12× 10 (36) Cân phương trình mơ-men xoắn thực tế (31) với lý thuyết phương trình mơ-men xoắn phanh vật lý (18) cho trục trước, có tiến hóa áp suất phanh lý tưởng trục sau theo hệ số lực kéo phanh, là: −5 9,77 × 10 × pd =1398,9 φw −864,28 φ w M p 1398,9 φ w − 864,28 φw pd = = −5 K1 9,77× 10 Bảng thay đổi áp suất phanh cấu phanh bánh trước bánh sau thay đổi theo hệ số bám dính đưa bảng Bảng: Tính giá trị áp suất phanh bánh trước bánh sau theo hệ số lực kéo phi 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Pd1 Pd2 0.837 1.343 1.755 2.51 2.755 3.499 3.837 4.312 4.999 4.948 6.245 5.406 7.571 5.688 8.978 5.793 Đồ thị thực tế Pd2 0 10 Pd1 Mối quan hệ phân phối áp suất phanh cấu phanh bánh xe sau thay đổi theo cấu phanh bánh trước Xác định lực tác dụng lên bàn đạp: Để tạo áp suất dầu xi lanh làm việc dẫn động phanh dầu, Innova 2.0E sử dụng xi lanh kép có trợ lực chân không - Không trợ lực bàn đạp phanh: Lực cần thiết để tác động lên bàn đạp phanh để thực phanh khẩn cấp với lực phanh yêu cầu lớn sau: Pp ≥ π × D c × Pd (38) ×i p × ηd Trong đó: + Tỉ số truyền ip bàn đạp phanh, ta có ip = 3,94 + ηd - Hiệu suất truyền động ηd = 0,86 ÷ 0,92, ta chọn ηd = 0,9 + Pd - Áp suất làm việc dầu hệ, ta có Pd = 12.106 [N / m2] + dc - Đường kính trụ Theo danh mục, dc = 23,20 [mm] Từ (38) ta suy ra: π × Dc × Pd π × 0,02322 ×12 ×106 =1430,56 ( N) Pp ≥ = ×i p × ηd × 3,94 ×0,9 Giá trị tính tốn lực bàn đạp so với yêu cầu cho phép để đảm bảo điều khiển nhẹ nhàng cho người lái ô tô nay, ô tô du lịch nằm khoảng [Pp] = 200 ÷ 300 [N] Chúng tơi thấy cần thiết tăng cường - Lực đạp phanh có trợ lực: Khi có trợ lực (sử dụng trợ lực chân khơng), cơng thức tính lực cần thiết để thực phanh khẩn cấp với lực phanh yêu cầu lớn sau: Pp x ip x η p + Ppb x ipb x η pb ≥ π × Dc × P d (39) × ηc Trong đó: + ipb: Tỷ số truyền khuếch đại lực Sử dụng tăng áp chân không, nguồn điện trực tiếp nên ipb = + Hiệu suất trợ lực lái = 0,92 ÷ 0,95, ta chọn + Chênh lệch áp suất hai buồng Đối với Innova 2.0E sử dụng trợ lực chân không, chênh lệch áp suất là: MN / m2 = 0,05 x 106 N / m2 + Dpsd: đường kính màng trợ lực lái, Dpsd = 350 mm Lực tăng áp tạo theo nguyên tắc chênh lệch áp suất hai ngăn máy tăng áp xác định sau: π × D psd2 × ∆ p π ×0,352 ×0,05 ×106 Ppb = = 4810,56 (N) = 4 Lực bàn đạp cần thiết để tác động lên bàn đạp trường hợp có trợ lực là: 2 π × D c × Pd – P pb × i pb ×η pb π ×0,0232 ×12 ×10 − 4810,56 ×1 × 0,95 × ηc Pp = × 0,95 = i p× ηp 3,94 × 0.9 = 271,07 (N) Giá trị nằm giới hạn cho phép ô tơ khách P p = 200 ÷ 300 [N] nên chấp nhận 5.Tính tốn tiêu chí phanh Để xác định quãng đường phanh thực tế, cần nghiên cứu q trình phanh thơng qua biểu đồ thử nghiệm cho thấy mối quan hệ lực phanh Pp tạo bánh xe (hoặc mô-men xoắn phanh MP) với thời gian t Biểu đồ gọi sơ đồ phanh (Hình bên dưới) Sơ đồ phanh thu thí nghiệm thơng qua sơ đồ phanh phân tích xem chất trình phanh Và mối quan hệ giảm tốc j với thời gian t Trong đó: + Điểm O hình ảnh tương ứng với thời điểm người lái xe nhìn thấy chướng ngại vật phía trước nhận cần đạp phanh + t1-Thời gian phản ứng người lái xe, tức thời gian nhìn thấy chướng ngại vật đạp bàn đạp, phụ thuộc vào trình độ người lái xe Ta chọn t1 = 0,5s + t2-Thời gian trễ tác dụng phanh tức từ lúc người lái xe đạp phanh đến má phanh ép sát vào đĩa phanh Thời gian để phanh dầu t1 = 0,03s + t3-Thời gian tăng lực hãm tăng gia tốc chậm dần Thời gian để phanh dầu t = 0,2s + t4: tổng thời gian hãm tương ứng với lực hãm lớn Trong thời gian này, lực phanh gia tốc dần chậm lại + t5: thời gian nhả phanh, lực phanh giảm Thời gian phanh dầu t5 = 0,2s Khi ô tơ dừng hẳn nhả phanh thời gian t5 không ảnh hưởng đến quãng đường phanh nhỏ Như vậy, trình phanh từ người lái xe nhận tín hiệu ơtơ dừng hẳn kéo dài thời gian t: t = t1 + t2 + t3 + t4 (40) 5.1 Giảm tốc độ phanh Khả giảm tốc phanh tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng phanh xe tơ jpmax = φw × g (41) δi Bên đó: - hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng quay ô tô Thông thường chọn = Thay liệu (41), nhận được: jpmax = 0,71 x 9,81 = 6,965 (m / s2) Theo bảng tiêu chuẩn hiệu phanh cho phép ô tô lưu thông đường (quy định Bộ Giao thông vận tải Việt Nam, 2000), độ giảm tốc lớn tính tốn thỏa mãn không nhỏ 5,8 [m / s2] 5.2 Thời gian phanh Thời gian phanh tiêu chí để đánh giá chất lượng phanh Thời gian phanh nhỏ chất lượng phanh tốt Để xác định thời gian phanh, ta phải: jpmax =  dt = dv φw × g = (42) dt δi δ i × dv φw × g Tích hợp giới hạn từ thời điểm ứng với tốc độ phanh ban đầu v1 đến thời điểm ứng với tốc độ v2 kết thúc trình phanh: v1 t4 = ∫ v2 δ i × dv δ i ×(v − v ) = φw × g φw × g Khi ô tô hãm phanh đến dừng hẳn v2 = Do đó: t4 = δ i × v1 (43) φw × g Trong đó: v1-Vận tốc ô tô ứng với thời điểm bắt đầu hãm phanh Xét theo tiêu chuẩn hiệu phanh cho phép ô tô lưu thông đường (Bộ Giao thông vận tải Việt Nam quy định năm 2000), tốc độ bắt đầu hãm xe chạy đường nhựa khô v1 = 30 [km / h] = 8,33 [m /S] Tại thời điểm: t4 = 8,33× = 1,03 (s) 0,71× 9,81 Thời gian phanh thực tế là: tb = t1 + t2 + t3 + t4 = 0,5 + 0,03 + 0,2 + 1,03 = 1,76 (s) 5.3 Quãng đường phanh: Quãng đường phanh tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng phanh tơ Vì vậy, tính kỹ thuật ô tô, nhà sản xuất thường ghi rõ quãng đường phanh ô tô tương ứng với tốc độ bắt đầu phanh cài đặt So với số khác, quãng đường phanh số mà người lái xe cảm nhận trực quan dễ dàng, tạo điều kiện cho người lái xử lý tốt phanh xe đường Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất, ta sử dụng biểu thức (42) cách nhân hai vế với ds (ds - vi phân qng đường), ta có: φ ×g dv × ds = w × ds (44) dt δi Hoặc: dv × v = φw × g × ds δi Quãng đường phanh nhỏ xác định cách lấy tích phân dS giới hạn từ thời điểm ứng với tốc độ bắt đầu hãm v1 đến thời điểm ứng với tốc độ kết thúc hãm v2 ta có: v1 Smin = ∫ v2 2 δ i × vdv δ i ×(v − v ) = (45) φw × g × φw × g Quãng đường phanh xe dừng hẳn với v1 = 30 km/h v2 = km/h δ i ×(v 12 − v 22 ) ×8,332 Smin = = =4,98 × φw × g 2× ,71 × 9,81 Theo bảng tiêu chuẩn nhãn hiệu phanh cho phép ô tô lưu thông đường (Bộ GTVT Việt Nam quy định năm 2000) ô tô chở người chỗ, khoảng cách phanh không lớn 7,2 [m] Tính tốn kiểm tra độ trượt phanh Kích thước má phanh xác định theo tiêu chí làm việc ma sát trượt cụ thể để đảm bảo má phanh hoạt động thời gian dài Bởi áp suất làm việc má phanh trình phanh nhau, tốc độ xe bắt đầu phanh lớn má phanh mịn nhanh Theo định nghĩa, công việc ma sát trượt cụ thể công việc ma sát trượt má phanh trình phanh tính đơn vị diện tích làm việc má phanh Nó xác định theo cơng thức sau.: ma ×(v 12 − v 22 ) G× v 12 L= = (46) 2×g Theo độ trượt phần: L Lr = A total G × v1 = (47) 2× g × A total Trong đó: V1-Vận tốc xe bắt đầu hãm phanh, [m / s] Diện tích làm việc hai má phanh hai cấu phanh đĩa trước Diện tích làm việc má phanh xác định bằng: 2 Atotal =2× π ×( R2 − R1 )× α 2π Trong đó: α= 2P 2 q ×( R2 − R1 ) M p R2 − R1 1634,033 0,242 −0,1322 × × × P= × = 3 = 14241,74 (N) μ 0,3 R2 − R1 0,24 −0,132  Ta chọn q = x 106 (N/m2) α= 2× 4241,74 2 =0,7 (rad) 1× 10 ×( 0,24 − 0,132 ) 2 Atotal =2× π ×(0,24 − 0,132 )× ,7 = 0,028 (m2) 2π Diện tích làm việc hai má phanh hai cấu phanh tang trống sau là: Atotal = ×b × r t ×( α −α 1) = ×0,03 ×0,248 × (120− 30)× π 180 = 0,046 (m2) Từ đó, ta có tổng diện tích làm việc má phanh tất cấu phanh: Atotal = 0,028 + 0,046 = 0,074 (m2) Giá trị công ma sát riêng bắt đầu phanh với tốc độ trung bình nửa tốc độ lớn (v1 = 0,5vmax) đến xe dừng hẳn (v2 = 0) phải nằm giới hạn cho phép [Lr] = ÷ 15 [MJ / m2] ô tô chở người Với vmax = 150 [km/h] = 41,667 [m/s], so we have v1 = 0.5vmax  v1 = 41,667 = 20,883 (m/s2) L So, Lr = A total MJ G × v1 (2030 × 9,81) ×20,8832 = = = 5,98 [ ] 2× g × A total m ×9,81 ×0,07 Thỏa mãn giá trị cho phép Tính tốn kiểm tra áp suất làm việc má phanh Chiều rộng má phanh định vùng làm việc má phanh ép lên đĩa Chiều rộng má phanh tăng lên làm tăng diện tích làm việc, điều nói chung có lợi cho việc mịn má phanh diện tích làm việc tăng lên có nghĩa áp lực tác động lên má phanh nhiều Diện tích phận giảm, dẫn đến độ mịn hành trình phanh giảm (mỗi lần phanh lúc trình trượt má phanh đĩa phanh diễn mạnh mẽ, vừa làm mòn má phanh, vừa sinh nhiệt lớn làm nóng đĩa má phanh phận liên quan truyền nhiệt cho chúng) Theo danh mục xe, tổng diện tích làm việc má phanh tất cấu phanh Atotal =0,028+ 0,046=0,07 [m ] Áp suất làm việc má phanh: Phanh trước: q 1= q 1= 2× P α × R22 − R21 2× P 2× 4241,74 MN = =1 ,1[ ] 2 2 α × R2 − R1 0,644 ×(0.24 − 0,132 ) m Cơ cấu phanh sau với áp suất làm việc xác định kiểu cấu phanh tang trống theo chiều rộng má phanh mômen phanh guốc tạo cho tang trống như: b= Mg t q × μ ×r ×(α − α ) (48) Bên r t bán kính tang trống, (α , α ¿ góc má phanh q lực ép tác dụng lên má trình phanh Áp suất má phanh: q= Mg 683,163× 180 MN =0,78 [ ] b × μ ×r ×(α − α ) 0,03 ×0,3 × 0,248 ×(120 −30)×3,1416 m t = So với giá trị cho phép [q] = 1,5 ÷ cầu trước thỏa mãn u cầu Tính tốn kiểm tra tạo nhiệt cấu phanh Trong q trình tơ hãm, động ô tô bị tiêu hao công ma sát trượt chuyển thành nhiệt năng, đốt nóng đĩa phanh phần truyền mơi trường Tuy nhiên, phanh gấp thời gian ngắn, nhiệt khơng kịp truyền khí truyền khơng đáng kể Để tính tốn kiểm tra, ta coi đĩa phanh nhận toàn nhiệt lượng q trình phanh Vì vậy, chúng tơi có phương trình cân nhiệt sau ma ×(v 21+ v 22) =m p ×C × ∆ T (49) Trong đó: + mp tổng khối lượng đĩa phanh, [kg] + C: Nhiệt dung riêng vật liệu làm đĩa phanh Đối với thép gang có C500 [J / kg] + độ tăng nhiệt độ đĩa phanh Độ tăng nhiệt đĩa phanh phanh tốc độ ô tô dừng hẳn không vượt 15 Khi phanh gấp với Nếu tốc độ trung bình nửa tốc độ tối đa độ tăng nhiệt không 125 Đối với cấu phanh trước, khối lượng đĩa phanh tính theo cơng thức: mt =2× π ×( R22 − R21 )× δ × ρ (50) +p : trọng lượng riêng vật liệu làm đĩa phanh Với gang thép +δ : bề dày đĩa phanh trước Theo danh mục, δ = 21,8 [mm] = 0,0218 [m] +R1: Bán kính đĩa phanh trước +R2: Bán kính ngồi đĩa phanh trước [m] mt =2× π ¿ (51) Tổng khối lượng cấu phanh là:mt =42,9+ 9,9=52,8 [ kg ] Tính nghiệm độ tăng nhiệt phanh với vận tốc v = 8,33 [m / s] phanh có khối lượng tồn = 52,8 [kg] Từ (51) ta suy độ tăng nhiệt phanh đĩa: ∆T= ma × v 21 2030 ×8,33 = =2,67 °